利用干涉光刻和双光子聚合技术制造带有功能缺陷的二维光子晶体(英文)

光子晶体是一种介电常数呈周期性变化的介质材料,它由介电常数不同的两种材料周期排列组成,因其周期性而产生了光子禁带,为了产生比较大的光子禁带宽度,这两种材料的介电常数比一般大于2,光子晶体可以使某一频段上的光波无法通过,继而达到滤波的目的.设计了在硅基底上制作六边形孔阵的二维光子晶体的方法,这个结构具有特殊的光学特性;经过实验尝试,最终得到了能够制造符合要求的光子晶体的尺寸参数.制作这样的光子晶体要在涂有光刻胶的硅基质上进行一步干涉光刻,为完成这个光刻实验搭建了三光束光刻光路,通过多次曝光实验得到了符合仿真数据的光子晶体结构参数.通过利用双光子聚合的方法在光刻胶上可以制作点或是线缺陷,再利用如三电极电化学(HF溶液)等方法对光刻胶进行刻蚀,可制造空气柱深宽比相对较大的光子晶体.将这个模型记录在硅基底上,形成的光子晶体就具有如滤波等特殊能力.也可以利用相同的原理得到想要的光子晶体结构,以控制不同频段上的光波.这种工艺提供了更快速、低成本的制造更大型、更复杂的所需光子晶体结构的可能.

原子力纳米操作系统的信号检测技术研究

原子力纳米操作系统通过检测探针与被测样品表面之间的作用力信号来获取被测样品的表面形貌特征。为了研究不同浓度人参水提物对VERO细胞的影响,本文在分析了原子力探针悬臂形变反馈信号检测原理的基础上,设计了悬臂形变反馈信号检测系统,获得了VERO细胞表面形貌图像以及表面高度参数。实验表明,原子力纳米操作系统通过检测探针与被测细胞表面之间的作用力信号来获取被测细胞表面参数是可行的。

三光束激光干涉光刻法制备生物复眼表面微结构

许多生物复眼表面具有大视场、高时间分辨率、高反射率以及超疏水、防雾等优异性能,工程应用潜力巨大.仿生学研究表明,复眼表面微观结构对其特定功能的实现具有关键作用.本文利用三光束激光干涉光刻技术在单晶硅基底表面制备了仿腹色蜉复眼表面微结构,并讨论了激光能量及曝光时间对加工表面形貌的影响,从而获得了20μm特征尺寸下最优激光加工工艺参数为激光能量为40 m J,曝光时间为15 s为最优试验条件.

轻敲式AFM探针驱动方法研究

介绍了以DDS芯片AD9851为核心,通过Atmega16单片机I/O口模拟SPI总线控制AD9851,实现了1 Hz～60 MHz频率范围内连续正弦信号输出,最小步进0.04 Hz。单片机与DDS芯片AD9851的结合为轻敲式原子力显微镜探针的驱动提供了稳定精确的正弦信号源。

平顶飞秒激光开槽硅晶圆工艺仿真与实验研究

硅是半导体领域使用最广泛的材料,近几年随着制程工艺的发展,传统的机械划片方法已经无法满足更高的加工质量要求。现有激光开槽与金刚石刀结合的划片工艺,多采用纳秒多光束的激光加工方式。介绍了能量呈平顶分布的飞秒激光开槽硅晶圆技术的双温数值仿真模型与实验,使用波长为517 nm的飞秒激光,基于有限元模型分析了飞秒脉冲加热硅表面的能量沉积过程和热场的演化过程,研究了激光功率、光斑间隔和能量分布等激光加工参数对工艺效果的影响。最后通过实验,实现了硅晶圆表面槽宽可控、槽底均匀、槽侧壁陡直的开槽工艺。实验结果表明,平顶飞秒激光划槽工艺在未来硅晶圆划片及微结构制备中具有很大的工程应用潜力。

基于腹色蜉复眼防水汽机理的仿生功能表面

研究了腹色蜉复眼表面的防水汽功能,利用扫描电子显微镜(SEM)及激光共聚焦显微镜(CLSM)表征了其表面结构,在此基础上借助Cassie模型解释了其防水汽机理.利用激光干涉光刻技术(LIL)及胶体刻蚀技术(CL)制备了人工腹色蜉复眼表面并进一步研究了其表面防水功能,同时讨论了其防水功能的影响因素及作用规律.结果表明腹色蜉复眼表面本征接触角越大,小眼上下半径比越小,防水功能越强.特征尺寸为350 nm的类腹色蜉复眼结构优化表面其静态水接触角为160°±5°,滚动角约2°,呈超疏水状态,具有优良的防水、自洁功能.该研究旨在应用于新型防水、防雾材料表面的研发.